Способ самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах для контроля исправности входного трансформатора и силовых ячеек. Способ самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты, содержащего входной трансформатор и включенные в каждую из трех фаз несколько уровней силовых ячеек, каждая из которых содержит выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, заключается в том, что система управления проверяет исправность каждой силовой ячейки путем измерения температуры тиристоров, выходного напряжения выпрямителя, температуры IGBT-транзисторов и выходного тока инвертора, причем дополнительно проверяется состояние обмоток входного трансформатора путем измерения температуры, выходного напряжения и тока. Применение способа самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты позволит получить технический результат - повысить надежность функционирования электропривода. 3 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах для контроля исправности входного трансформатора и силовых ячеек.

Известен способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты, включающий контроль состояния силовой ячейки и ее байпасирование при выявлении неисправности (патент РФ №2289191, МПК Н02М 5/453, от 04.10.2006), включающий формирование выходного напряжения каждой фазы многоуровневого инвертора напряжения в виде ступенчатой синусоиды путем сложения волн напряжения ряда включенных последовательно силовых блоков, а также обеспечение обхода дефектного силового блока выходным нагрузочным током в случае возникновения неисправности этого силового блока путем включения управляемого тиристора байпасного моста, отличающийся тем, что при возникновении неисправности дефектного силового блока одновременно подают сигналы на открытие транзисторов в смежных плечах управляемых мостов и управляемые тиристоры байпасных мостов этого дефектного силового блока и двух других силовых блоков, занимающих такие же по счету от начала соответствующего ряда позиции в рядах последовательно включенных силовых блоков формирования выходных напряжений двух других фаз многоуровневого инвертора напряжений, причем момент одновременной подачи сигналов на открытие транзисторов в смежных плечах управляемых мостов и управляемые тиристоры байпасных мостов дефектного силового блока и соответствующих ему двух других блоков в двух других рядах силовых блоков определяют на основании сравнения информационных сигналов с выхода каждого ряда силовых блоков и соответствующих им информационных сигналов с каждого соответствующего этим рядам оптоволоконного концентратора.

Недостаток данного способа - неполный контроль исправности элементов высоковольтного преобразователя частоты, а именно отсутствие контроля исправности обмоток входного трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты (патент РФ №2397597, МПК Н02М 5/458, 06.04.2009). Способ аварийного управления силовой ячейкой высоковольтного преобразователя частоты, содержащей выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, заключающийся в том, что контролируют силовую ячейку и при неисправности выводят ее из работы путем байпасирования, отключают по входу и выходу, тестируют и при положительном результате тестирования вводят в работу, при этом контролируют силовую ячейку по температуре тиристоров, выходному напряжению выпрямителя, температуре IGBT-транзисторов и выходному току инвертора, а при тестировании проверяют состояние входных предохранителей и при отсутствии их срабатываний попарно включают тиристоры в противоположных плечах соседних фаз выпрямителя и проверяют, сравнивая с установленным минимальным значением, выходное напряжение выпрямителя, а затем попарно включают IGBT-транзисторы в противоположных плечах инвертора и проверяют, сравнивая с установленным минимальным значением, выходной ток инвертора через балластную нагрузку.

Недостатком данного способа является отсутствие контроля остаточного ресурса изоляции, который определяется интегрально через время работы трансформатора при превышениях напряжения и температуры.

Задачей изобретения является повышение надежности функционирования высоковольтного преобразователя частоты за счет осуществления контроля остаточного ресурса изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты, содержащего входной трансформатор и включенные в каждую из трех фаз несколько уровней силовых ячеек, каждая из которых содержит выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, включающем контроль исправности силовых ячеек по температуре тиристоров, выходному напряжению выпрямителя, температуре IGBT-транзисторов и выходному току инвертора, согласно изобретению дополнительно контролируют состояние вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора путем измерения их температуры, выходного напряжения и тока, что дает возможность дополнительно контролировать остаточный ресурс изоляции.

На фиг. 1 представлена схема высоковольтного преобразователя частоты с байпасными полупроводниковыми ключами, содержащего входной многообмоточный трансформатор 1, систему управления 2 с управляющим выходом 3, коммутирующим ключи при неисправности силовых ячеек, диагностическим входом 4 параметров трансформатора и диагностическими входами параметров ячеек 5, и несколько уровней силовых ячеек в каждой фазе: силовые ячейки первого уровня 6, силовые ячейки второго уровня 7, силовые ячейки третьего уровня 8 и так далее, а параллельно выходу каждой силовой ячейки подключен байпасный полупроводниковый ключ 9.

На фиг. 2 показана схема силовой ячейки, управляемой по предлагаемому способу. В состав силовой ячейки входят выпрямитель 10 на тиристорах VD1…VD6 и инвертор 11 на IGBT-транзисторах VT1…VT4. Выпрямитель 10 и инвертор 11 снабжены датчиками 12 температуры тиристоров и IGBT-транзисторов (на фиг. 2 условно показано по одному датчику 12). Силовая ячейка снабжена также датчиком 13 напряжения и датчиком 14 выходного тока инвертора. Выходы всех датчиков подключены к системе управления 2 через диагностический вход параметров ячеек 5.

На фиг. 3 показана одна из вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора 1 с установленными датчиками 14 тока, 13 выходного напряжения и 12 температуры, информация от которых поступает в систему управления 2 через диагностический вход 4 параметров трансформатора.

Осуществляя заявленный способ, устройство работает следующим образом.

В режиме рабочего управления байпасный полупроводниковый ключ 9 разомкнут и система управления 2 контролирует исправность силовых ячеек и вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора 1. Исправность каждой силовой ячейки производится по следующим критериям: по температуре тиристоров выпрямителя 10 и IGBT-транзисторов инвертора 11, получаемой с соответствующих датчиков 12; по выходному напряжению выпрямителя 10, данные о котором поступают от датчика 13; по выходному току инвертора 11, данные о котором поступают от датчика 14. Сигналы от всех датчиков силовых ячеек поступают в систему управления 2 через диагностический вход 5 параметров силовых ячеек. В известном способе состояние входного трансформатора 1 не контролируется. При этом в случае неисправности входного трансформатора 1 аварийные сигналы на выходе датчиков температуры 12, тока 14 и напряжения 13 (фиг. 3), контролирующих состояние силового блока, могут не появиться. Это возможно, например, при витковых замыканиях внутри вторичной обмотки входного трансформатора или при увеличении температуры трансформатора вследствие неисправностей в магнитопроводе. Это снижает надежность преобразователя частоты, вызывает ускоренное старение изоляции и может привести к развитию аварии и полному выходу из строя входного трансформатора 1 и преобразователя частоты в целом.

В предлагаемом способе контроль состояния каждой вторичной обмотки входного многообмоточного трансформатора 1 производится: по температуре обмотки, получаемой с соответствующего датчика 12; по выходному напряжению обмотки, данные о котором поступают от датчика 13; по току обмотки, данные о котором поступают от датчика 14. Сигналы от всех датчиков вторичных обмоток поступают в систему управления 2 через диагностический вход 4 параметров трансформатора.

При отклонении любого из контролируемых параметров ячейки или вторичной обмотки за установленные пределы система управления 2 фиксирует обнаружение неисправности и выводит из работы силовую ячейку в соответствующей фазе преобразователя путем замыкания байпасного полупроводникового ключа 9. При этом принимаются меры по обеспечению симметричности фазных напряжений на выходе преобразователя (выводом из работы силовых ячеек в остальных фазах). При замыкании байпасного ключа 9 неисправная вторичная обмотка и соответствующая силовая ячейка отсоединяются от нагрузки, ток во вторичной обмотке входного трансформатора 1 снижается до тока холостого хода, температурный режим входного трансформатора 1 восстанавливается и развития аварии в неисправной вторичной обмотке входного трансформатора 1 не происходит.

Таким образом, применение способа самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты позволит контролировать остаточный ресурс изоляции, который определяется интегрально через время работы трансформатора при превышениях напряжения и температуры.

Способ самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты, содержащего входной трансформатор и включенные в каждую из трех фаз несколько уровней силовых ячеек, каждая из которых содержит выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, включающий контроль исправности силовых ячеек по температуре тиристоров, выходному напряжению выпрямителя, температуре IGBT-транзисторов и выходному току инвертора, отличающийся тем, что дополнительно контролируют состояние вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора путем измерения их температуры, выходного напряжения и тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в для управления преобразователем частоты в системе двигателя. Технический результат - уменьшение потерь при коммутации.

Изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к обратимым статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может использоваться, например, в регуляторах температуры. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления с транзисторными преобразователями частоты для электротехнологий, а также в электронных пускорегулирующих аппаратах для газоразрядных ламп и драйверах для питания мощных светодиодов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников питания разрядно-импульсных электротехнологических установок. .

Изобретение относится к области силовой электроники. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для использования в автономных системах электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения генераторов электроэнергии, привод которых имеет нестабильные обороты.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Технический результат - повышение энергетической эффективности устройства, уменьшение времени подготовки преобразователя частоты к работе, повышение надежности, а также улучшение эксплуатационных характеристик. Результат достигается тем, что в схему электрического преобразователя добавлены транзистор, диод и дроссель, которые позволили организовать цепь заряда накопительного конденсатора. При этом ограничение и стабилизация тока заряда организованы с использованием полностью управляемого ключевого элемента - транзистора, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции. Используя зарядный транзистор с незначительным номинальным током коллектора, можно реализовать систему заряда накопительного конденсатора и систему диагностики звена постоянного тока и инвертора напряжения. Предлагаемое устройство преобразователя частоты позволяет повысить энергетическую эффективность и надежность работы, а также значительно улучшить эксплуатационные характеристики. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Технический результат - повышение энергетической эффективности, уменьшение времени подготовки к работе, повышение надежности, а также улучшение эксплуатационных характеристик. Технический результат достигается тем, что в схему электрического преобразователя добавлен дроссель и зарядно-тормозная цепочка, состоящая из транзистора, двух диодов, тормозного резистора и дополнительного контакта контактора. Новые элементы и связи между ними позволили совместить и реализовать функции заряда накопительного конденсатора и тормозной цепи на одних и тех же элементах электрического преобразователя. При этом ограничение и стабилизация тока заряда и управление током торможения организованы с использованием полностью управляемого ключевого элемента - транзистора зарядно-тормозной цепочки. Предлагаемое устройство преобразователя частоты позволяет повысить энергетическую эффективность и надежность работы, а также значительно улучшить эксплуатационные характеристики. 1 ил.

Изобретение относится к способу генерации напряжения, осуществляемому генераторным модулем (20) электрической сети (1) летательного аппарата, причем упомянутой электрической сети (1), содержащей линию (3) подачи электропитания, питаемую упомянутым генераторным модулем (20), шину (4) постоянного тока, питаемую от упомянутой линии (3) подачи электропитания через выпрямитель (5) и, по меньшей мере, один электропривод (9), питаемый переменным током от шины (4) постоянного тока через инвертор (8); причем способ генерации содержит этап, на котором подают напряжения (VAC) переменного тока как функцию от устанавливаемого значения напряжения и напряжения, измеренного в упомянутой бортовой сети (1) электропитания. Для получения технического результата - ограничения потерь в инверторе и ограничения его габаритов способ генерации содержит этап, на котором определяют упомянутое устанавливаемое значение напряжения как функцию от рабочего параметра (v9) упомянутого привода (9). 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, снижение веса, габаритов и стоимости преобразователя частоты, а также автоматизация процесса заряда накопительного конденсатора. Кроме того, предлагаемое устройство обладает достаточной универсальностью, позволяющей функционально совместить в одном устройстве зарядную цепь накопительного конденсатора и цепь для гашения энергии торможения двухзвенного электрического преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в схему преобразователя частоты добавлены новые связи, позволяющие использовать тормозной резистор в качестве зарядного резистора. Положительный эффект предложения заключается в том, что при минимальном количестве элементов обеспечивается улучшение функциональных возможностей изделия, повышение надежности работы, снижается вес, габариты и стоимость, а также автоматизируется процесс заряда накопительного конденсатора статического преобразователя частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, упрощение изготовления, монтажа и эксплуатации, снижение веса, габаритов и стоимости преобразователя частоты, а также автоматизация процесса заряда накопительного конденсатора. Предлагаемая схема преобразователя частоты обладает достаточной универсальностью и может быть использована для построения преобразователей частоты в широком диапазоне мощностей. Поставленная цель достигается тем, что в схему электрического преобразователя вместо неуправляемого выпрямительного моста и силового контактора установлен полууправляемый выпрямительный мост и добавлены дополнительные элементы зарядной цепи и элементы автоматизации процесса заряда. Технический результат изобретения заключается в том, что при минимальном количестве элементов обеспечивается улучшение функциональности изделия, повышение надежности работы, снижается вес, габариты и стоимость, а также автоматизируется процесс заряда накопительного конденсатора статического преобразователя частоты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в гидроэлектрических турбинах. Техническим результатом является обеспечение оптимизации производительности отдельных турбин и группы турбин. Система массива гидроэлектрических турбин содержит массив турбинных систем и управляющий контроллер. Каждая турбинная система массива содержит гидроэлектрическую турбину и систему управления. Система управления содержит: систему преобразователя, выполненную с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с гидроэлектрической турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения гидроэлектрической турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции; и модуль управления, выполненный с возможностью взаимодействия с системой преобразователя для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором. Управляющий контроллер определяет уровень производительности множества гидроэлектрических турбин в пределах массива и инструктирует модуль управления по меньшей мере одной из турбинных систем для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором, для изменения мощности, генерируемой по меньшей мере одной из турбинных систем, чтобы управлять, таким образом, всей мощностью, генерируемой массивом. 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источников питания индукционных и сварочных установок, в частотно-регулируемом электроприводе, во вторичных источниках электропитания. Транзисторный преобразователь частоты, содержащий неуправляемый выпрямитель, выполненный по мостовой схеме, подключенный с одной стороны к питающей сети, с другой стороны к конденсатору фильтра, к положительному и отрицательному выводам которого подключен однофазный инвертор напряжения, содержащий четыре полевых транзистора, два обратных диода и блок управления инвертором, сток первого силового транзистора соединен с катодом первого обратного диода и с положительным выводом конденсатора фильтра, исток первого силового транзистора подключен к аноду первого обратного диода, сток второго силового транзистора соединен с катодом второго обратного диода и с положительным выводом конденсатора фильтра, исток второго силового транзистора подключен к аноду второго обратного диода, затворы всех четырех полевых транзисторов подключены к блоку управления инвертором. В инверторе напряжения исток первого силового транзистора соединен с истоком первого вспомогательного транзистора, сток которого подключен к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Исток второго силового транзистора соединен с истоком второго вспомогательного транзистора, сток которого подключен к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Трансформатор содержит две первичные полуобмотки, первую и вторую, соединенные последовательно и согласно, образуя средний вывод, начало первой первичной полуобмотки подключено к истокам первого силового транзистора и первого вспомогательного транзистора, а конец второй первичной полуобмотки подключен к истокам второго силового транзистора и второго вспомогательного транзистора. К вторичной обмотке трансформатора параллельно подсоединена активно-индуктивная нагрузка. К среднему выводу трансформатора подключено начало основной обмотки двухобмоточного дросселя, конец основной обмотки которого соединен с отрицательным выводом конденсатора фильтра. Конец дополнительной обмотки двухобмоточного дросселя соединен с анодом диода заряда конденсатора-накопителя электрической энергии, катод которого подключен к одному выводу конденсатора-накопителя электрической энергии и одновременно к аноду тиристора, катод которого подключен к среднему выводу трансформатора, другой вывод дополнительной обмотки двухобмоточного дросселя и второй вывод конденсатора-накопителя электрической энергии подключены к отрицательному выводу конденсатора фильтра. Управляющий электрод тиристора соединен с блоком управления инвертором. Технический результат: уменьшение количества силовых полевых транзисторов, что уменьшает массогабаритные показатели ключевых элементов и преобразователя в целом, увеличение диапазона регулирования выходного напряжения на активно-индуктивной нагрузке, обеспечение гальванической развязки высоковольтной части инвертора и нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное по величине. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. В электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней и содержащий каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть. Введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с параллельно включенным двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью. В результате существенно повысился коэффициент преобразования по напряжению, так как теперь обе ступени - выпрямитель и автономный инвертор - предлагаемого электронного трансформатора имеют коэффициенты преобразования по напряжению выше единицы. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя. Техническим результатом является обеспечение нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции на обмотках статора электродвигателя, уменьшение расхода электрической энергии. Реверсивное полупроводниковое устройство регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя содержит две полупроводниковые вентильные группы. Первая вентильная группа выполнена в виде диодного выпрямительного моста, первый вход переменного напряжения которого соединен с фазой питающей сети, второй вход переменного напряжения соединен с нулем питающей сети. Во второй вентильной группе использованы двенадцать полупроводниковых ключей, шесть из которых, второй, четвертый, шестой, десятый и двенадцатый, выполнены на основе транзисторов n-p-n структуры. Выход первого ключа объединен с коллектором второго ключа и с началом первой обмотки статора электродвигателя. Выход третьего ключа объединен с коллектором четвертого ключа и с концом первой обмотки статора электродвигателя. Выход пятого ключа объединен с коллектором шестого ключа и с началом второй обмотки статора электродвигателя. Выход седьмого ключа объединен с коллектором восьмого ключа и с концом второй обмотки статора электродвигателя. Выход девятого ключа объединен с коллектором десятого ключа и с началом третьей обмотки статора электродвигателя. Выход одиннадцатого ключа объединен с коллектором двенадцатого ключа и с концом третьей обмотки статора электродвигателя. Эмиттеры второго, четвертого, шестого, восьмого, десятого и двенадцатого ключей подключены к минусу выпрямленного напряжения диодного моста. В качестве первого, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей использованы тиристоры со встречно-параллельно соединенными диодами. Входы первого, второго, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей подключены к плюсу выпрямленного напряжения диодного моста. В первом, третьем, пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом полупроводниковых ключах анод тиристора объединен с катодом диода и со входом ключа, а катод тиристора объединен с анодом диода и с выходом ключа. 10 ил.

Изобретение относится к системе управления для управления работой гидроэлектрической турбины. Техническим результатом является создание системы для преобразования электрической мощности, производимой турбиной, в форму, совместимую с системой передачи электроэнергии для передачи электрической мощности на берег с обеспечением оптимизации производительности отдельной турбины и групп турбин в целом. Система управления содержит систему преобразователя для преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции. Система дополнительно содержит модуль управления для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором в зависимости от скорости потока воды через турбину для управления таким образом вращением турбины. Система преобразователя содержит преобразователь первой ступени и преобразователь второй ступени, при этом между этими преобразователями расположено звено постоянного тока. Преобразователь первой ступени выполнен с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, в мощность постоянного тока. Преобразователь второй ступени выполнен с возможностью преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока для передачи к приемной подстанции, причем преобразователь второй ступени представляет собой преобразователь типа инвертора напряжения. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах для контроля исправности входного трансформатора и силовых ячеек. Способ самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты, содержащего входной трансформатор и включенные в каждую из трех фаз несколько уровней силовых ячеек, каждая из которых содержит выпрямитель на тиристорах и инвертор на IGBT-транзисторах, заключается в том, что система управления проверяет исправность каждой силовой ячейки путем измерения температуры тиристоров, выходного напряжения выпрямителя, температуры IGBT-транзисторов и выходного тока инвертора, причем дополнительно проверяется состояние обмоток входного трансформатора путем измерения температуры, выходного напряжения и тока. Применение способа самодиагностики высоковольтного преобразователя частоты позволит получить технический результат - повысить надежность функционирования электропривода. 3 ил.

Наверх